曾志永

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局，廣東 廣州 510000

0 引言

近年來，在電力行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，低壓集抄建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，基本實(shí)現(xiàn)了智能電表覆蓋、電量實(shí)時(shí)采集以及在線結(jié)算等功能，提高了電能表核查效率。但是，在環(huán)境復(fù)雜、電表數(shù)量多等因素的影響下，部分電能表存在通信問題，需通過現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、紅外技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行解決，同時(shí)需要明確現(xiàn)場(chǎng)核查終端紅外通信問題并進(jìn)行優(yōu)化[1]。

1 智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端概述

智能電能表是智能電網(wǎng)尤其是智能配電網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)設(shè)備，具有采集原始電能數(shù)據(jù)、計(jì)量數(shù)據(jù)與傳輸數(shù)據(jù)的功能，是進(jìn)行信息集成、信息分析與信息展現(xiàn)的基礎(chǔ)。智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端指的是可以自動(dòng)進(jìn)行智能電能表信息采集、分析的設(shè)備，不僅是實(shí)現(xiàn)智能用電數(shù)字化、互動(dòng)化與自動(dòng)化的有力支持，也是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)，主要由采集終端、自動(dòng)化管理終端、集中器、自動(dòng)器、電能量采集終端等部分構(gòu)成。

2 傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)核查方式存在的問題

電能表現(xiàn)場(chǎng)核查影響電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)核查方式存在一定的問題。在傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)核查中，核查人員需要利用SG186系統(tǒng)導(dǎo)出核查區(qū)域的檔案明細(xì)，再對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行刪減，最終保留出廠編號(hào)等信息，并將檔案打印出來。這種方式較為落后，會(huì)消耗大量的時(shí)間和人力資源，也很容易出現(xiàn)漏抄、錯(cuò)抄等問題[2]。

3 智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端紅外通信原理

紅外通信以紅外線為基礎(chǔ)，紅外線的頻率介于微波與可見光之間，其頻率在0.3～400 THz，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為1 mm～750 nm，屬于不可見光，頻率比紅光低。紅外線是太陽光線中不可見光中的一種類型，又被稱之為紅外熱輻射，具有較強(qiáng)的熱作用。根據(jù)波長(zhǎng)可將紅外線劃分為三部分，即近紅外線、中紅外線與遠(yuǎn)紅外線。紅外線的熱效應(yīng)較強(qiáng)，可以與生物體中的有機(jī)大分子與無機(jī)分子進(jìn)行共振，繼而產(chǎn)生熱量，已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、有機(jī)合成、分子光譜學(xué)等領(lǐng)域。微波與無線電波都在長(zhǎng)距離無線通信中被廣泛應(yīng)用，但是紅外線波長(zhǎng)相對(duì)較短，障礙物衍射能力相對(duì)較差，因此一般被應(yīng)用于短距離無線通信。為了使設(shè)備通過紅外接口實(shí)現(xiàn)通信，紅外數(shù)據(jù)協(xié)議發(fā)布了紅外數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，明確了其軟硬件規(guī)范。

紅外通信屬于通信信道，是利用950 nm近紅外波段的紅外線傳遞信息。在紅外通信中，發(fā)送端應(yīng)用的是脈位調(diào)制，即PPM方式，紅外通信接口即調(diào)制解調(diào)器，主要進(jìn)行信號(hào)調(diào)制與解調(diào)。紅外遙控是由發(fā)送與接收這兩部分共同構(gòu)成，其中發(fā)送端主要是通過單片機(jī)將二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制成一系列脈沖串信號(hào)，再利用紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)；而紅外接收主要完成對(duì)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波，并進(jìn)行遙控編碼脈沖的解調(diào)，如圖1所示。

圖1 紅外遙控流程

4 智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端紅外通信中存在的問題

（1）強(qiáng)光線干擾。強(qiáng)光線干擾是智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端紅外通信的常見問題之一。紅外通信是以紅外光為傳輸介質(zhì)的，在日常生活中常見的陽光與日光燈等光源都是由紅外光發(fā)出的，一般情況下光線較弱，不會(huì)對(duì)紅外通信造成較大影響。但是，若陽光過于強(qiáng)烈或日光燈功率與大距離表計(jì)之間的距離較近時(shí)會(huì)對(duì)紅外通信造成較大影響。智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端的抄表模塊不具備遮光設(shè)備，當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)，紅外通信的功能會(huì)受到影響，出現(xiàn)通信失敗的問題[3]。

（2）紅外通信距離。我國(guó)對(duì)智能電能表的紅外通信距離與角度進(jìn)行了明確規(guī)定。但是，從實(shí)際情況來看，由于表計(jì)廠家與型號(hào)的不同，導(dǎo)致紅外通信的距離與角度會(huì)存在一定的差異。當(dāng)前市面上的智能電能表有很多品牌與型號(hào)，這些智能電能表的紅外功率與通信距離不同，若紅外功率大則通信距離遠(yuǎn)，否則通信距離近。因此，在應(yīng)用智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端時(shí)需不斷對(duì)終端與表計(jì)之間的距離進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)紅外通信。但是，大多數(shù)終端紅外都位于掌機(jī)頂部，沒有延長(zhǎng)裝置，若表計(jì)的安裝位置較高，就需要調(diào)整終端位置，將加大其操作難度。此時(shí)，需調(diào)整表箱中表計(jì)的位置，或者是利用紙板等物品將表計(jì)進(jìn)行分隔，操作較為復(fù)雜。

（3）紅外通信大數(shù)據(jù)傳輸失敗。從實(shí)際情況來看，利用現(xiàn)場(chǎng)核查終端采集電能數(shù)據(jù)具有較高的通信成功率，但是在進(jìn)行復(fù)雜操作時(shí)（如更新參數(shù)、下發(fā)參數(shù)等），便會(huì)出現(xiàn)通信失敗的問題，需重復(fù)進(jìn)行操作。這些問題主要是由數(shù)據(jù)量大造成通信不穩(wěn)定引起的。當(dāng)前，雖然應(yīng)用了智能電能表，但是現(xiàn)場(chǎng)核查終端存在硬件限制，導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度與波特率被限制，在進(jìn)行大數(shù)據(jù)量通信的各種操作時(shí)，會(huì)降低其穩(wěn)定性，導(dǎo)致通信失敗。

5 智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端紅外通信優(yōu)化策略

（1）相關(guān)問題的優(yōu)化。第一，解決強(qiáng)光線干擾問題。首先，可以使用W0038HL-26等型號(hào)的具有較強(qiáng)的抗光干擾能力、功耗低、穩(wěn)定性高的紅外接收頭。其次，紅外接收頭的最佳接收波長(zhǎng)為940 nm，因此需要使用940 nm波長(zhǎng)的紅外發(fā)射管。同時(shí)，需要在發(fā)射端增加38 kHz的載波頻率。再次，需要增加可見光隔離器，避免紅外接收頭被陽光直射。此外，需增設(shè)濾光片，過濾掉多余光線，確保只有940 nm的光波可以進(jìn)入紅外接收頭。

第二，優(yōu)化紅外通信距離問題。紅外通信距離這一問題嚴(yán)重降低了紅外通信的質(zhì)量，可通過伸縮連接桿的設(shè)置解決這一問題。設(shè)置伸縮連接桿，便于狹窄處表計(jì)的操作。根據(jù)實(shí)際情況縮小紅外視窗，降低紅外功耗。

第三，優(yōu)化紅外通信大數(shù)據(jù)傳輸失敗問題。紅外通信大數(shù)據(jù)傳輸失敗問題，需通過進(jìn)行專門的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行解決，為數(shù)據(jù)傳輸提供多種通信速率。通信速率一般為1 200 bit/s，所支持的最高速率為2 400 bit/s。專門進(jìn)行電路設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)通信速率的自適應(yīng)，即通信速率可以根據(jù)智能電能表的數(shù)據(jù)大小與波特率改變，有利于增強(qiáng)產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)能力，提高智能電能表的型號(hào)兼容性。此外，需增強(qiáng)電路設(shè)計(jì)，應(yīng)用短幀+長(zhǎng)幀通信技術(shù)增強(qiáng)紅外通信的穩(wěn)定性。

第四，優(yōu)化雙手作業(yè)的方案。掌機(jī)雖然便于攜帶，但是操作起來需要雙手的支持，這會(huì)影響到現(xiàn)場(chǎng)核查工作人員的其他工作，因此需要通過有效措施解決這一問題。例如，可以將固定支架安裝在伸縮桿上，將掌機(jī)放置在固定支架上，解放工作人員的雙手。但是，固定支架并不能完全固定掌機(jī)，若支架松動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致掌機(jī)掉落，因此需要在支架上安裝卡扣并增添防滑貼固定掌機(jī)。此外，也可以在支架上安裝弧形卡扣，實(shí)現(xiàn)卡扣與伸縮桿的連接，以便調(diào)整和取下掌機(jī)。

（2）產(chǎn)品連接?？梢岳脴?biāo)準(zhǔn)USB連接頭將智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端與外置的紅外通信光電頭進(jìn)行連接，如圖2所示。由于連接設(shè)備不同，可以根據(jù)連接設(shè)備的實(shí)際情況采用合適型號(hào)的USB接頭，若沒有合適的USB接頭可以使用轉(zhuǎn)接頭。

圖2 產(chǎn)品連接

（3）終端應(yīng)用方法。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查的工作人員需要利用連接線進(jìn)行光電頭與現(xiàn)場(chǎng)核查終端的連接，再將光電頭扣在智能電能表紅外通信的扣上，完全連接后，操作人員在終端上運(yùn)行程序并進(jìn)行任務(wù)操作便可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查工作。從實(shí)際應(yīng)用來看，通過優(yōu)化方案可有效解決智能電能表現(xiàn)場(chǎng)核查終端的紅外通信問題，提高紅外通信的成功率。

6 結(jié)束語

傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)核查以人工核查為主，需進(jìn)行開箱工作，具有一定的安全隱患，而且信息分析效率較低，而應(yīng)用智能電能表與終端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查有利于提高工作效率與準(zhǔn)確性，因此需及時(shí)解決紅外通信問題，充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)核查終端的作用。